thumb|Zonnepanelen en windturbines bij een windpark in de Duitse deelstaat Rheinland-Pfalz Energietransitie is de overgangsperiode naar een structureel veranderde, maatschappelijke energievoorziening. De oude energieopwekking gebeurt met fossiele brandstoffen, en is gecentraliseerd. Het nieuwe systeem vervangt de fossiele brandstoffen door duurzame energiebronnen, en vindt decentraal plaats. Daarnaast is er aandacht voor energiebesparing en energieopslagtechniek. De Nederlandse overheid bevordert de energietransitie actief.
Het met deze transitie verbonden beleidsdoel is door ruim 150 landen neergelegd in het Klimaatakkoord van Parijs. Dit klimaatakkoord werd gesloten om een halt toe te roepen aan de - als ongewenst beschouwde - stijging van de jaarlijkse, gemiddelde wereldtemperatuur, of global warming. Met het akkoord wil men de cumulatieve, dat is de van alle jaren bij elkaar opgetelde, gemiddelde temperatuurstijging op aarde, gemeten vanaf het begin van de industriële revolutie in Engeland (1750) tot heden, beperken tot minder dan 2 °C. Tekst van het Klimaatakkoord van Parijs De overeengekomen afspraken die tot het verdrag voerden betekenden een doorbraak.Regeerakkoord 2017: ‘Vertrouwen in de toekomst’ 3.1 Klimaat en energie. Gearchiveerd op 17 mei 2023. De uitwerking ervan verschilt echter sterk per land, en niet alle ondertekenende landen onderkennen de urgentie van een energietransitie. Er is wereldwijd veel discussie over de effecten en vormgeving van de energietransitie die sterk verschilt per land en in veel landen nog nauwelijks is begonnen. Uit een analyse van de huidige toezeggingen om de uitstoot tussen 2020 en 2030 te verminderen, blijkt dat bijna 75 procent van de klimaatbeloften gedeeltelijk of volledig onvoldoende zijn om bij te dragen aan het verminderen van broeikasgasuitstoot met 50 procent tegen 2030, en sommige van deze toezeggingen zullen waarschijnlijk niet worden gerealiseerd., FEU-US
In 2017 was het brandstofgebruik in de wereld 15% hernieuwbaarIn ontwikkelingslanden is brandstof vaak sprokkelhout en gedroogde mest. Dit is hernieuwbaar maar niet onuitputtelijk. Africa Energy Outlook, International Energy Agency met grote verschillen tussen landen. In Rusland 1%, Nederland 3%, de VS 8%, India 36%, Nigeria 84%. Het elektriciteitsgebruik was in de wereld 21% duurzaam, in Zuid-Korea 3%, Nederland 15%, de EU 30%, Brazilië 74%, Noorwegen 98%.World Energy Balances 2019, IEA Statistics De CO2-uitstoot verschilt ook sterk per land en per persoon: China 7,7 ton pp; de VS 16 ton pp; Duitsland 10 ton pp; India 1,8 ton pp; Nigeria 0,5 ton pp.Fossil CO2 emissions of all world countries, European Commission, 2018
Energie- en klimaatonderzoekers van o.a. het Internationaal Energieagentschap hebben scenario's geschreven die een basis voor beleidskeuzes kunnen vormen omdat ze een beeld schetsen van verschillende denkbare ontwikkelingen, de maatregelen die daarvoor nodig zijn en de organisatie van nieuwe energiesystemen.
Redenen voor een energietransitie Land/regio Gton CO2 Ton CO2 / capita Wereld 37,1 4,9 China 10,9 7,7 Verenigde Staten 5,1 15,7 Europese Unie 3,5 7,0 India 2,5 1,8 Rusland 1,8 12,3 Japan 1,3 10,4 Zuid-Korea 0,7 13,2 Iran 0,7 8,3 Saoedi-Arabië 0,6 19,4 Canada 0,6 16,6
Er zijn ten minste twee belangrijke redenen voor een energietransitie.
Ten eerste zijn fossiele brandstoffen schadelijk voor het milieu door onder andere de CO2 die uitgestoten wordt bij verbranding. Wereldwijd was dat 32 gigaton (4,4 ton per persoon) in 2015. De mondiale temperatuur kan stijgen naar 1,5 tot 2 °C boven het pre-industriële niveau door verdere emissie in de komende decennia van totaal ca. 500 tot 1000 Gt (het koolstofbudget).Sven Teske et al., Achieving the Paris Climate Agreement Goals, Springer Nature Switzerland AG . Gearchiveerd op 24 oktober 2021.§2.1.2 In 2018 was de emissie gestegen tot 33 Gt.Global Energy & CO2 Status Report 2018, IEA, 26 maart 2019 Niet alleen bij verbranding, ook bij het winnen en raffineren van aardolie en zuiveren van aardgas komt kooldioxide vrij, methaan dat een sterk broeikasgas is, en stikstofoxiden. Inclusief deze "indirecte" uitstoot, omgerekend naar een kooldioxidehoeveelheid met hetzelfde klimaateffect (CO2-equivalent), was de wereldwijde broeikasgasemissie 52 Gt (6,8 ton per persoon).https://www.pbl.nl/en/publications/trends-in-global-co2-and-total-greenhouse-gas-emissions-2020-report. Gearchiveerd op 11 juni 2023.Appendix B De tabel toont landen/regio's met de meeste kooldioxide-emissie in 2017, in gigaton en in ton per persoon.
De kooldioxide-uitstoot daalde in 2020 5,8%, bijna 2 Gt, maar het IEA verwacht 4,8% stijging in 2021.https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2021/co2-emissions#abstract
De winning of verwerking van fossiele brandstoffen gaan gepaard met meer problemen, zoals water- en bodemverontreiniging. Ook stoot de verbranding van kolen roet en fijnstof uit, wat de menselijke gezondheid aantast. Deze luchtverontreiniging veroorzaakt jaarlijks miljoenen doden. In China is dit een belangrijke reden voor de stimulering van schone energiebronnen.
Ten tweede raken de olie- en gasreserves langzaam uitgeput. Daarbij komt dat olie, en in mindere mate ook aardgas, door andere landen, zoals Nederland, geïmporteerd worden uit landen als Saoedi-Arabië en Rusland. Door te dreigen die levering te verminderen hebben zij hiermee politieke druk in handen. Dit argument weegt voor veel West-Europese landen vooral zwaar sinds Rusland begin 2006 en 2009 de gaskraan naar Oekraïne dichtdraaide na wanbetalingen.
De energietransitie stelt nog diverse problemen, onder meer kosten, balancering, milieueffecten (zoals grondstofwinning en ruimtebeslag). Ook zijn sommige sectoren pas op termijn te verduurzamen. Voor sommige problemen dagen oplossingen, maar andere vragen nog veel aandacht, zoals biomassa en energieopslagtechniek.
Problemen en mogelijke oplossingen Kosten De marktprijzen voor verschillende alternatieve energiebronnen zijn - of worden - lager dan die van fossiele brandstoffen. Zo waren in 2018 42% van de kolencentrales wereldwijd verliesgevend en zou het in 2030 goedkoper zijn deze centrales te sluiten en nieuwe capaciteit voor hernieuwbare energie te bouwen.https://www.forbes.com/sites/mikescott/2018/12/03/coal-power-plants-lose-their-cost-advantage-over-clean-energy/. Gearchiveerd op 17 mei 2023. Volgens het Internationaal Agentschap voor hernieuwbare energie waren de gemiddelde productiekosten van duurzame elektriciteit in 2018, in dollarcent per kWh:Renewable Power Generation Costs in 2018, International Renewable Energy Agency. Gearchiveerd op 22 maart 2023. waterkracht 4,7; zonnepanelen 8,5; wind op zee 12,7; wind op land 5,6. Meer dan driekwart van de wind- en viervijfde van de zonne-energie die in 2020 in gebruik is genomen, zou goedkoper elektriciteit produceren dan met fossiele brandstof, ook zonder subsidie. Toch waarschuwen insiders dat de kosten van grondstoffen voor hernieuwbare energie sedert 2021 zijn gestegen, en dat er mogelijk een einde is gekomen aan de kostendaling in de productie van hernieuwbare energie.
Het is bijzonder moeilijk de (maatschappelijke) kosten van alle energievormen precies in kaart te brengen. Het gaat om lange ketens, van winning, productie, bouw tot exploitatie en eventueel saneren van vervuiling. Er zijn ook kosten voor bijvoorbeeld integratie in het energiesysteem, zoals opslag, transmissie en distributie.
Opslag en balancering
Energieopslagtechniek wordt gebruikt om vraag en aanbod van elektriciteit in het elektriciteitsnet te balanceren. De energiebronnen zon en wind zijn intermitterend beschikbaar zodat veel energieopslag nodig is. Pompcentrales worden hiervoor het meest gebruikt, maar ook accu's, zoals de Vanadium-redox-accumulator.Vanadium-Flow Batteries: The Energy Storage Breakthrough We've Needed, James Conca, Forbes Media
Elektriciteit opslaan en later weer gebruiken veroorzaakt verlies. Er zijn andere manieren om elektriciteitsvraag en -aanbod te balanceren, zoals reguleren van de vraag (smart grid) en uitwisselen van aanbod met andere landen of gebieden. Het weer is niet overal hetzelfde dus er kan in het ene gebied tekort zijn als er elders overschot is. Er is dan minder opslag nodig. Er zouden dan echter wel extra bovengrondse hoogspanningsleidingen nodig zijn, zeker als ook ruimteverwarming 100% elektrisch met warmtepompen zou gebeuren, leidend tot extra horizonvervuiling, tenzij de (dure) optie van ondergrondse hoogspannings-DC-kabels wordt gekozen..
Milieueffecten miniatuur|Zonnepanelen in België die zowel energie opwekken alsook schaduw bieden aan de schapen in de weide Zonne- en windparken beslaan veel ruimte. Voor zonnepanelen is in principe veel ruimte beschikbaar op daken van woningen en bedrijfsgebouwen, hoewel niet alle gebouwen geschikt zijn door ligging of constructie. Panelen kunnen ook buiten stedelijke gebieden, op land, opgesteld worden. Door slimme constructies, flexibel, schuin of hoog, kan medegebruik voor landbouw- natuur- of andere doeleinden mogelijk blijven.https://www.topsectorenergie.nl/sites/default/files/uploads/Urban%20energy/publicaties/2018-12_brochure_Zonnepanelen_en_Natuur.pdf. Gearchiveerd op 21 mei 2023. Er zijn ook zonnepanelen die drijven op plassen en meren.https://web.archive.org/web/20200804031441/https://www.tno.nl/nl/aandachtsgebieden/energietransitie/roadmaps/naar-een-overvloed-aan-zonnestroom/zonne-energie-slim-integreren-in-onze-leefomgeving/drijvende-zonnepanelen/
Windturbines in landelijke gebieden staan doorgaans voldoende ver van elkaar om 99% van de tussenliggende ruimte te kunnen gebruiken voor landbouw, zie Windenergie#Ruimtebeslag. Windturbines kunnen overlast aan mensen en dieren veroorzaken en als landschapsontsierend worden ervaren. Nieuwe windturbines zijn stillerhttps://www.milieucentraal.nl/klimaat-en-aarde/energiebronnen/windenergie/. Gearchiveerd op 12 juni 2023. en via aanpassingen zoals lichtsignalen of tijdelijke uitschakeling kunnen effecten op vogels en mensen verminderd worden. Steeds meer windparken worden op zee geplaatst.
Voor windturbines en zonnecollectoren zijn grondstoffen nodig. Van sommige zoals koper en kobalt gebeurt de winning niet altijd milieu-(en mens-)vriendelijk.https://www.somo.nl/nl/grondstoffen-windmolens-moeten-duurzamer/. Gearchiveerd op 17 mei 2023.
Specifieke sectoren De transportsector in de wereld gebruikte in 2017 48% van de fossiele brandstof en 2% van de elektriciteit.p. 60 Elektrificering van het vervoer kan de kooldioxide-uitstoot sterk verminderen mits ook elektriciteit duurzamer opgewekt wordt. In het wegtransport groeit het aantal EVs (elektrische voertuigen) in 2018 tot 5 miljoen, waarvan bijna de helft in China. Dit is nog niet 1% van het totale aantal voertuigen. In maart 2021 was het aantal EVs 11,5 miljoen.Viktor Irle, Market Analyst Consumentenvoorkeuren voor SUV's kunnen de voordelen van elektrische auto's neutraliseren. Het aantal elektrische tweewielers groeide tot 300 miljoen, bijna allemaal in China. In lucht- en scheepvaart is het percentage elektrisch vrijwel nul.Global EV Outlook 2019, IEA De luchtvaart is lastig te verduurzamen doordat de inzet van elektriciteit beperkt kan zijn, en nieuwe brandstoffen (biokerosine) niet op korte termijn te verwachten zijn.https://web.archive.org/web/20200725083757/https://newmobility.news/2019/02/11/biokerosene-is-not-booming-yet/
Industrie en landbouw in de wereld gebruikten in 2017 32% van de fossiele brandstof voor motoren en verwarming en als grondstof. Duurzaam opgewekte elektriciteit als oplossing zal voorlopig problematisch zijn bij bijvoorbeeld hoogovens, die cokes gebruiken, bij plasticproductie met aardolie als grondstof en in de cementindustrie, die veel CO2 uitstoot. Hoogovenslak kan cement grotendeels vervangen.